Phát minh giúp chuyển hóa 95% nhựa thành xăng ở nhiệt độ phòng, liệu đây có phải là bước đột phá trong việc giải quyết vấn nạn rác thải nhựa?

Với khả năng chuyển hóa lên tới 95% và thực hiện được ngay ở nhiệt độ phòng, giải pháp tái chế nhựa đã gần như nằm trong tay loài người.

Một nhóm các nhà khoa học quốc tế đến từ Mỹ và Trung Quốc mới đây đã công bố phương pháp đột phá có thể thay đổi hoàn toàn cách thế giới xử lý rác thải nhựa. Họ cho biết đã phát triển thành công quy trình một bước giúp chuyển đổi nhựa thải hỗn hợp thành xăng ở nhiệt độ và áp suất phòng, đạt hiệu suất lên đến hơn 95%. Nghiên cứu này đã được đăng tải trên tạp chí Science vào ngày 14 tháng 8, mở ra hy vọng về một kỷ nguyên mới trong việc giải quyết khủng hoảng rác thải nhựa toàn cầu.

Nhóm nghiên cứu bao gồm các chuyên gia từ Phòng thí nghiệm Quốc gia Tây Bắc Thái Bình Dương, Đại học Columbia, Đại học Công nghệ Munich và Đại học Sư phạm Đông Trung Quốc, với sự tài trợ của Bộ Năng lượng Mỹ. Phương pháp này không chỉ đòi hỏi ít năng lượng và thiết bị mà còn giảm thiểu các bước xử lý so với các quy trình chuyển đổi nhựa thành nhiên liệu truyền thống, từ đó có tiềm năng phát triển quy mô công nghiệp.

Điều đặc biệt của phát minh này là khả năng xử lý các loại nhựa khó phân hủy như PVC, chiếm khoảng 10% sản lượng nhựa toàn cầu. PVC, được sản xuất từ vinyl chloride (chất khí không màu, được EPA xếp vào nhóm gây ung thư), là một trong những loại nhựa khó xử lý. Các phương pháp xử lý truyền thống, bao gồm cả đốt, yêu cầu phải tách chlorine để tránh giải phóng các hợp chất độc hại.

Quy trình mới hoạt động bằng cách kết hợp nhựa thải với isoalkane nhẹ – một loại hydrocarbon có sẵn từ các sản phẩm phụ trong quá trình lọc dầu. Kết quả là tạo ra hydrocarbon có thể chuyển hóa thành xăng, chủ yếu là các phân tử có từ 6 đến 12 carbon, chính là thành phần chính của xăng. Đồng thời, quá trình này cũng thu hồi axit hydrochloric, có thể được trung hòa và tái sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp.

Các số liệu hiệu suất mà nhóm nghiên cứu công bố rất ấn tượng. Ở nhiệt độ 30°C, quy trình đạt hiệu suất chuyển đổi 95% đối với ống PVC mềm và 99% đối với ống PVC cứng, cũng như dây điện PVC.

Khi thử nghiệm với sự kết hợp giữa PVC và rác thải polyolefin, phương pháp này đạt hiệu suất chuyển đổi rắn lên tới 96% ở nhiệt độ 80°C. Đặc biệt, nhóm nghiên cứu nhấn mạnh quy trình này rất hiệu quả đối với xử lý các dòng rác thải PVC và polyolefin hỗn hợp, kể cả khi bị ô nhiễm.

Đại học Sư phạm Đông Trung Quốc thông báo trên mạng xã hội rằng đây là lần đầu tiên rác thải nhựa hỗn hợp khó phân hủy được chuyển hóa thành xăng cao cấp ở nhiệt độ và áp suất phòng chỉ trong một bước. Phương pháp này, theo các nhà nghiên cứu, “hỗ trợ nền kinh tế tuần hoàn bằng cách chuyển đổi rác thải nhựa đa dạng thành sản phẩm có giá trị trong một bước duy nhất.”

Cuối quá trình chuyển đổi, các sản phẩm thu được bao gồm thành phần chính của xăng, nguyên liệu hóa chất thô và axit hydrochloric. Điều này có nghĩa là các đầu ra có thể ứng dụng trong xử lý nước, chế biến kim loại, dược phẩm, sản xuất thực phẩm hoặc ngành công nghiệp dầu khí. Axit hydrochloric thu hồi có thể thay thế một số quy trình sản xuất tốn năng lượng ở nhiệt độ cao như mô tả trong nghiên cứu.

Tầm quan trọng của nghiên cứu này càng rõ ràng khi nhìn vào quy mô khủng hoảng rác thải nhựa toàn cầu. Sản lượng nhựa tích lũy toàn cầu đã đạt 10 tỷ tấn, phần lớn trong đó trở thành rác thải khó tái chế. Polyolefin, đặc biệt là polyethylene và polypropylene, chiếm khoảng một nửa sản lượng nhựa toàn cầu và được sử dụng trong nhiều sản phẩm như bao bì, hộp đựng, ống dẫn, thiết bị gia dụng, dụng cụ y tế và quần áo.

Phương pháp tái chế hóa học truyền thống nhằm phân hủy nhựa thành các thành phần hóa chất cao cấp thường yêu cầu phải tách chlorine ở nhiệt độ cao trong một bước riêng biệt. Quá trình này không chỉ làm giảm hiệu suất mà còn đòi hỏi nhiều năng lượng, điều này làm nổi bật sự cần thiết của một quy trình đơn giản hơn, kết hợp cả việc tách chlorine vào một giai đoạn duy nhất.

Mặc dù kết quả nghiên cứu rất hứa hẹn, nhưng vẫn cần thận trọng khi đánh giá. Nghiên cứu này mới chỉ được thực hiện ở quy mô phòng thí nghiệm và cần được kiểm chứng qua các thử nghiệm độc lập với quy mô lớn hơn. Các yếu tố như chi phí kinh tế của isoalkane, khả năng xử lý tạp chất trong rác thải thực tế và tác động môi trường cần được đánh giá kỹ lưỡng trước khi khẳng định rằng đây chính là giải pháp cho vấn đề rác thải nhựa toàn cầu.

Mặc dù vậy, nghiên cứu được đăng trên tạp chí Science uy tín chứng tỏ sự nghiêm túc về mặt khoa học của công trình. Nếu phương pháp này có thể được áp dụng rộng rãi, nó sẽ có tiềm năng cách mạng hóa phương thức xử lý rác thải nhựa trên toàn cầu, biến một vấn đề môi trường nghiêm trọng thành nguồn tài nguyên quý giá và đóng góp vào việc xây dựng nền kinh tế tuần hoàn bền vững.